1、第三节 测量电功率一、课前知识准备1.测量小灯泡的电功率的原理是：_，要测量小灯泡的电功率，需要测量_和_ （答案：P=IU 通过小灯泡的电流 I 小灯泡两端的电压 U）2.要测量小灯泡在不同电压下的电功率，就需要_和小灯泡串联，通过改变_，改变小灯泡两端的电压和小灯泡中的电流（答案：滑动变阻器 滑动变阻器的滑片位置）二、名师解读点拨知识点 1：测量小灯泡的电功率测额定电压为 25V 的小灯泡的额定功率时，连接好电路，开关闭合前应将滑动变阻器的滑片放在_，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为_，同时记下电流表的示数 I。小灯泡的额定功率由公式_计算。答案：阻值最大的位置上 25 V P 额
2、U 额 I【明确】根据设计的电路图连接电路，开关闭合前应将滑动变阻器的滑片放在阻值最大的位置上，以达到保护电路的作用；通过调节滑动变阻器来改变电路中的电流大小，从而调节灯泡两端电压的大小，得到需要的功率。【注意】在移动滑动变阻器的滑片测量时，应先将滑片移在小灯泡额定电压值的位置上。先测出额定电压对应的电流值，再使小灯泡两端的电压变化，使灯泡两端的电压是额定电压 6/5倍时、小灯泡两端的电压是额定电压 4/5倍时，测出对应的电流值(弄清楚如何移动滑动变阻器滑片可以使其电阻值增大或减小)利用 P=IU计算出对应的电功率。在读取电流表、电压表数值时要先弄清楚电流表、电压表接入电路的量程以及该量程下每
3、一大格、每一小格代表的数值读数时眼睛正对刻线，确保读数正确【比较】伏安法测导体电阻实验和伏安法测小灯泡的电功率实验实验所用器材相同，电路图（如图）基本相同，测量方法相同，记录的数据也基本相同。区别：原理不同 R=U/I ，P=UI 测电阻时，为了减小误差而应多次测量求平均值；测电功率时，通过每组实验的数据求出的都是用电器在不同电压下的实际功率，所以绝对不能求几次实验结果的平均值（滑动变阻器的调节作用不同） 。【拓展】 （1）电压表和定值电阻替代法测小灯泡的额定功率现有器材：电池组、电压表、滑动变阻器、开关、导线和一个已知阻值的定值电阻 R0，你如何测额定电压为 38 V 的小灯泡的额定功率?答
4、案：如图所示连接电路，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为 38 V；用电压表测 R0 两端电压 U0；小灯泡的额定功率 P 额=U 额 U0/R0(2)电流表和定值电阻替代法测小灯泡的额定功率现有器材：电池组、电流表、滑动变阻器、开关、导线和一个已知阻值的定值电阻风，你如何测额定电压为 38 V 的小灯泡的额定功率?答案：如图所示连接电路，调节滑动变阻器的滑片使电流表示数为 I0 与 R0 的乘积为 38 V，即，I 0R0=3.8 V滑片不动，用电流表测通过小灯泡的电流求解：P 额=U 额 II 0R0(3)伏安法的转换法测小灯泡的额定功率例：现要求测出一只额定电压为 38 V 的小灯泡
5、的额定功率提供的器材有：电源(电压恒为 6 V)一只，滑动变阻器 (最大阻值与小灯泡正常发光时的电阻差不多)一个，电流表和电压表各一只，开关一个，导线若干电流表的量程满足实验要求，而电压表的量程只有 03 V请根据以上器材，设计出实验电路，并写出实验步骤答案：电路图如图所示a按电路图连接电路，开关处于打开状态，滑动变阻器的滑片置于阻值最大位置b闭合开关，调节滑片，使电压表示数为 22 V；c记下电流表示数 I，算出额定功率知识点 2：电能表测用电器的电功率如何利用你家电能表(盘面标有 “3000 rkW h”)测你家某用电器的功率?答案：只让待测功率的用电器工作，记下电能表转盘转过一定转数 n
6、 所用的时间t；由“3000 rkWh ”得 3000 转：n=3 610 6J：W，于是 W=1210 3n J；三、拓展整合创新类型之一：测量小灯泡的电功率【例 1】实验探究：提出问题给你额定电压为 6V的小灯泡只，你能测出它发光时的电功率吗?制定计划与设计实验根据电功率公式，要测电功率需测出电压 U和电流 I；设计如图甲所示的电路进行实验，选择图乙所示的仪器和器材(用笔画线进行连接)；为比较不同电压下灯泡工作的功率，实验进行三次进行实验与收集证据通过实验(步骤略)，得到如下数据：交流与合作请你讨论下列问题以便同其他同学交流：(1)完成上面数据表的填写；(2)写出计算灯泡额定功率的计算过程
7、 解析：1按照实验电路图连接电路要按照一定顺序进行可以从电池组的正极开始，依次连接开关 S、电流表 A、灯泡 L、滑动变阻器，最后连到电池组负极然后把电压表并联接在灯泡 L两端连接电路时要注意，电流必须从电表的正接线柱流入，从负接线柱流出；滑动变阻器取金属杆两端的一个接线柱和电阻丝两端的一个接线柱连入电路(电路连接读者在图 7-22乙上自行完成)2根据实验记录的数据和电功率公式可计算得出， VU0.61时，VUWP5.;31时， WP0.5;3.2时， WP233由实验测得的数据知，当灯泡两端电压等于额定电额时，灯泡中的电流I=050A，灯泡的额定功率 AI.0.6.额额变式题：按图所示电路对
8、额定电压为 38V 的小灯泡进行实验时，测得 5组实验数据，并记录在表中，同时记录了小灯泡亮度变化情况请你仔细分析实验数据和实验现象，回答以下问题：(1)小灯泡的额定功率是_W；(2)小灯泡亮度变化规律是_；(3)除了表格中列出的数据和现象外，你还能发现的问题是_。解析：小灯泡的额定电压为 38V，由实验数据可得，当小灯泡两端电压等于额定电压时，通过的电流为 0.3lA，小灯泡的额定功率为 WVAIUP1831.0额额 ；从实验数据和现象可以看出，随着小灯泡两端电压的增大，灯泡中的电流也增大，灯泡耗电的电功率由 WVAUIP84.0.28.01逐渐增大为 5.2、W18.3、 4、 53，灯泡
9、发光的亮度逐渐增加同时由欧姆定律可以计算出五次实验时灯泡的电阻依次是： .13,.2,.,7.,0 5432 RRR很明显，灯泡的电阻是变化的，并且电阻随灯丝中电流的增大而增大答案：(1)灯的额定功率是 118W；(2)灯泡的功率越大，灯泡的亮度越大；(3)灯丝的电阻是变化的点评：本题考查分析处理实验数据和现象、归纳总结得出物理规律的能力解题过程中，要善于运用欧姆定律和电功率公式计算得出小灯泡发光时的电阻、电功率，结合小灯泡发光的亮度，概括总结得出灯泡亮度和电功率的关系及灯丝电阻和电功率的关系【例 2】如图是测定额定电压为 25V 小灯泡额定功率的实物连接图(1)请在方框内画出电路图(2)实验
10、过程中某一时刻电压表示数如图甲所示，为了测得小灯泡的额定功率闭合开关后，应把图中的滑动变阻器滑片 P向_(填“左”或“右”)移动，直至电压表示数为 25V 为止，这时电流表示数如图所示，为_A，则此时灯泡的额定功率是_W(3)若电源电压为 6V，滑动变阻器有“10 15A”和“20 1A”两种规格，那么实验中应选用规格为_的滑动变阻器(1)实验电路图如图所示；(2)要使电压表示数为 25V，变阻器的滑片 P应向左移动；电压表示数为 25V 时，电流表的示数为 024A，灯泡的额定功率WVAIUP6.5.4.0额额；(3)灯泡正常发光时的电流 I=024A，此时变阻器两端电压 VR 5.32额
11、，变阻器连入电路的电阻.12.3I要使灯泡在实验中不致被烧坏，变阻器连入电路的电阻不得小于 146，即变阻器的最大电阻值必须大于 146实验中应选用规格为“20 1A”的滑动变阻器【例 3】在“伏安法测电阻”和“测小灯泡功率”(小灯泡的额定电压为 25V)两个实验中：(1)都需要测出三组电压值和电流值，前者的目的是_；后者的目的是_(2)下表是小明“测小灯泡功率”实验时记录的数据，由此可知小灯泡的额定功率额P_W(3)同学们在交流实验体会时，有的同学提出：可以根据小明的测量数据，在非额定电压条件下求出小灯泡的电阻，再由公式 RUP2额额 ，求出小灯泡的额定功率 额P，请用这种方法根据表格中的数
12、据算出 额 (要求有必要的计算过程)将 额 和 额 进行比较并分析说明产生这种差异的根本原因 解析：(1)用电压表和电流表测小灯泡的电阻和电功率，测量电路和方法完全相同，前者利用 IUR计算灯泡的电阻，后者利用 IUP计算灯泡的功率测量过程中都要测出三组电压值和电流值，前者的目的是进行多次测量，求电阻的平均值，减小测量的误差；后者的目的是测小灯泡在额定电压下的额定功率和不在额定电压下的实际功率，并加以比较，寻求小灯泡的发光亮度和实际功率及实际电压的关系(2)小灯泡的额定电压为 25V，由实验数据知道，灯泡两端电压等于额定电压时，通过灯泡的电流为 022A，小灯泡的额定功率 WVAIUP5.0.
13、2.0额额 (3)根据实验测得的数据， VU31时， 25.1，此时灯泡的电阻25.31AVIUR.小灯泡的额定功率 R.1).(额额.额额 P原因是灯丝的电阻受温度的影响，电压高时，灯丝温度高，测得的电阻偏大，由 12额额可知计算出的 额P值偏小若选择 VU23、 AI0.3计算电阻 3R，由 32UP额额 计算出的 额P值将偏大 类型之二：电能表测用电器的电功率【例 4】图是某同学家庭电路中的电能表(1)若照明灯泡的规格为“220V 60W”，两孔插座接一台“220V 100W”的电视机，三孔插座接一台“220V 280W”的电饭锅，当它们全部工作时，通过电能表的电流是多大?(2)如果某一
14、天电灯和电视机都使用了 5h，电饭锅使用了 1h，这一天它们消耗了几度电?(3)如果该同学家中添置了一台铭牌标示为“220V 600W”的电热水器，他想测试一下标示的功率与实际使用时的功率是否相符，他让这台电热水器单独工作，用手表计时，结果 10min电能表的转盘转了 250转请计算说明电热水器的实际功率是多大? 解析：(1)家庭电路中的用电器是并联连接，电能表连接在家庭电路的干路中接入照明灯泡、电视机和电饭锅的家庭电路的总功率为 WWP4028106上述用电器全部工作时通过电能表的电流 AV4UI(2)电灯和电视机使用 5h消耗的电能h0.8k 5)1.6(1t电饭锅使用 1h消耗的电能 h
15、k28.02tP2 用电器一天共消耗电能 度0.1 .1 kWkW(3)10min电热水器消耗的电能 hkr.)/(250电热水器的电功率WkhktWP60.61.0类型之三：综合应用创新【例 5】在次测定小灯泡额定功率的实验中，老师给出了下列器材：额定电压为 0U的小灯泡、电源(电压未知)、一个阻值为 R的电阻、一个滑动变阻器、一只电流表、一个单刀双掷开关和若干导线，如图实验时不能忽略灯丝的电阻随温度而发生的变化(1)小张同学设计的实验电路图如图，请你根据电路图用笔画线连接未完成的实物连线(2)写出用以上实验电路测定小灯泡额定功率的主要步骤和需要测量的物理量(物理量用字母表示)(3)本实验中
16、，小灯泡额定功率的表达式 P=_(4)若在给出的器材中只将其中的一只电流表改为只电压表，请你重新设计个实验电路图，测量小灯泡的额定功率(将实验电路图画在下面的方框内，不需要说明实验步骤) 解析：(1)根据电路图连接未完成的实物连线如图所示(连接电路时，要注意单刀双掷开关有三个接线柱，动触片和灯泡相连接，两个静触片分别和电流表的正负接线柱相连接)(2)由电路图可以看出，单刀双掷开关的动触片接触点 1时，灯泡 L和电阻 R并联，电流表测 R中的电流；开关的动触片接触点 2时，灯泡 L和电阻 R仍然并联，电流表测干路中的电流由于只有电流表而没有电压表，灯泡两端的电压测量问题需要转化为电流测量问题，然
17、后利用欧姆定律计算出灯泡两端电压利用图所示电路测定小灯泡额定功率的实验步骤是：计算出 R两端电压等于灯泡 L的额定电压 0U时，通过它的电流 RUI0；S 掷向接线柱 1，调节滑动变阻器，使电流表示数为 R(此时灯泡 L两端电压为 0)；保持滑动变阻器的滑片位置不动，S 掷向接线柱 2，读出电流表示数 I(灯泡 L和电阻 R并联电路的干路电流)(3)小灯泡的额定功率 000)(UIIP.(4)若将图所示器材中的电流表改换为电压表，要测量灯泡 L的额定功率，电压可用电压表直接测量，电流就需要进行间接测量可将灯泡 L和电阻 R串联，测量两个不同的电压值，最后计算出灯泡的额定功率可以测量出小灯泡的额
18、定功率的实验电路图如图所示(实验步骤和灯泡额定功率的表达式读者自己分析、设计和写出)四、当堂检测反馈1.小明家电能表的表盘如图所示，他家能同时工作的用电器的总功率不宜超过_W，若将一只额定功率为 1000W的冷暖空调机接入电路中，当它正常工作 2h后，他家电能表上计数器的示数将变为 .解答：PUI=2200W，W=Pt=2kWh 2在“测定小灯泡额定功率”的实验中(小灯泡标有“38V”字样，灯泡的电阻约为 12)：(1)在连接电路时，开关应该是_的(2)某同学在连接实验电路时还有导线未接上，如图 7-30a所示请你用笔画线代替导线，把图中电路连接好，闭合开关后，要求变阻器滑片向右移动时灯泡变亮
19、(请勿更改原有导线，且所有导线不得交叉)(3)正确连接好电路后，闭合开关，调节滑动变阻器，当电压表的示数为_时，灯泡正常发光，此时电流表的指针位置如图 b所示，其示数为_，则小灯泡的额定功率是_答案：(1)断开； (2)略；(3)38V ，032A，1216W 3如图所示，是小强测量一只标有“25V”字样小灯泡电功率的实验电路但尚未连接完(小灯泡电阻约为 10)(1)请你用笔画线代替导线帮他完成电路连接(画线不许交叉)(2)连接电路时，应注意：开关要_；变阻器的滑片要移到_ (3)电路连接准确无误后，闭合开关，移动变阻器滑片 P使小灯泡正常发光此时，电流表示数如同 b所示，则小灯泡的额定功率为
20、_W (4)另小组在做此实验时，连完电路，闭合开关后，发现电流表的指针反向偏转，他们应采取的纠正方法是_答案：(1)略；(2)断开，D 端；(3)07；(4)立即断开开关，将连接电流表正负接线柱的导线对调位置 4.在做“测定小灯泡的电功率”的实验中，已知实验用小灯泡的额定电压为 25V，额定功率约为 1W，某同学想较准确地测出小灯泡的额定功率，连接了如图 a所示的实验电路(1)该同学正要闭合开关进行实验，老师又帮他检查了一下电路，发现电路中有三处错误或不妥请把它们找出来，并填写在下面的横线上_(2)电路改正后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端电压为 25V，此时电流表的示数如图 b
21、所示，该电流为_A小灯泡的额定功率为_W 答案：(1)测量前电流表的指针没有调整使之对准零刻度线；电压表的量程选择使用错误( 应选择 03V 量程)； 开关闭合前，滑动变阻器的滑片没有处在使连入电路电阻最大的位置；(2)036，09 5.如图甲所示是某同学在做“测定小灯泡功率”实验时所连接的实验电路，闭合开关后发现小灯泡不亮，而两表均有读数调节滑动变阻器的滑片也仍旧如此，没有变化实验中小灯泡上标有“25V03A”字样，滑动变阻器的铭牌如图乙所示，实验前检查所有的实验器材都是完好的，但实验电路中有处连接错误，请指出是什么错误?_。小灯泡为什么不亮呢?说明你的理由_。解析：滑动变阻器把电阻丝两端的
22、接线柱接入电路，移动滑片不能改变电路的电阻和电流；小灯泡和变阻器串联接入电路灯泡的电阻约为83.052AVIURL额额，由508,3RUVULRL得， VL4.0，灯泡的电功率额PWPL2.8)4.0(2，不足以使小灯泡发光。 五、课后延伸阅读电气化铁路小知识(1)电力机车为什么只有一根导线?电力机车的受电杆只跟接触网的一根导线接触，它是怎样工作的?我国的电气化铁路采用单相工频交流制供电方式铁路线上的供电网叫接触网接触网导线上通过的是 50Hz、25kV 的单相交流电电力机车上跷起的三角金属杆叫受电杆，它和接触网导线接触后电流通过它进入机车内的变压器，经过降压、整流，变成直流电后带动电动机工作
23、在接触网架的外侧，有一条跟接触网导线平行的电线叫回流线它的远端与电网地线相接，近端同机车轮下的铁轨相连机车运行时电流通过接触网导线、机车内线路、铁轨和回流线构成闭合电路(2)打伞为何会有“麻电”感?在阴雨、雾、雪天气，打着伞在电气化铁路的接触网下行走，当伞柄碰着脸部或耳朵时人就会有麻电的感觉你知道这是为什么吗?在阴雨、雾、雪天，由于空气湿度大，绝缘性能变差打伞人在接触网下行走时，电流就会沿着空气、伞柄而直人人体在一般情况下，这个电流很微弱，人不易感觉到但当伞柄和皮肤比较敏感的面部或耳朵接触时，人就会产生“麻电”感值得指出的是，如果流过人体的电流超过 10 mA人就会出现明显的触电反应，触电部位会发生肌肉抽筋、皮肤表面角质层被破坏如果流过人体的电流超过 50 mA，就会发生全身肌肉痉挛、呼吸困难、心脏麻痹甚至死亡因此，在阴雨、雾、雪天里，于拿雨伞、肩扛棍棒或长柄农具的人，尽量不要在铁路的接触网下行走必须在接触网下通过的切不可把雨伞、棍棒、农具等举得过高，以免发生危险
